一种利用蛇纹石尾矿及污泥制备的陶粒材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及固体废弃物综合利用领域，尤其涉及一种利用蛇纹石尾矿及污泥制备的陶粒材料及其制备方法；本发明专利技术所述的陶粒材料由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％和污泥20～30％；所述陶粒材料的制备方法包括：(1)将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别进行烘干后，混合，得到干燥的固废原料；将固废原料与黏土、造孔剂和水混合，粉磨后得混合料；(2)将混合料投入造粒机中制备陶粒坯体；(3)将陶粒坯体烘干后，进行高温烧结。通过本发明专利技术的方法，不仅可以充分利用固体废弃物蛇纹石尾矿与污泥，而且能够大幅度提高了固体废弃物的附加值，实现了固体废弃物的资源化循环利用，减少了因填埋占用的场地资源。

A ceramsite material prepared from serpentine tailings and sludge and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种利用蛇纹石尾矿及污泥制备的陶粒材料及其制备方法
本专利技术涉及固体废弃物综合利用领域，尤其涉及一种利用蛇纹石尾矿及污泥制备的陶粒材料及其制备方法。
技术介绍
蛇纹石尾矿是开采和利用蛇纹石过程中产生的固体废弃物，其主要组成为MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2；蛇纹石尾矿作为采矿废弃物，既浪费了矿产资源，又堆占了大量土地，不仅造成环境的污染，更严重地破坏了自然生态，影响正常的生产秩序。污泥是污水处理过程中产生的一种容易腐败发臭的膏状物，它富集了污水中的污染物，含有大量氮、磷等营养物质及有机物、病毒微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，不经有效处理处置，将对环境产生严重的危害。调查显示，目前蛇纹石矿产的开采量约在200～300万吨，蛇纹石尾矿约占开采量的三分之一到三分之二，蛇纹石尾矿的利用率仅占排放量的2％左右，利用效率非常低下。并且，目前有80％的污泥并未得到有效处理，甚至有很大一部分被直接丢弃在农田、河流等公共环境中，变成新的污染源，从而加剧环境的污染。所以针对蛇纹石尾矿以及污泥利用不充分、污染环境等现状，如何增加蛇纹石尾矿以及污泥的附加值、开拓固体废弃物的新用途，是当前一项艰巨的任务。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种陶粒材料，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％和污泥20～30％；优选所述蛇纹石尾矿以蛇纹石尾矿细粉的形式加入。本专利技术所述的陶粒材料以蛇纹石尾矿和污泥为主要原料，大幅度增加蛇纹石尾矿和污泥这两种固废的附加值，进一步开拓了这两种固废的新用途，从而实现了对蛇纹石尾矿和污泥的高效利用。作为优选，所述原料还包括黏土，所述黏土的质量百分比为4～6％。作为优选，所述陶粒材料由如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％、污泥20～30％、黏土4～6％。本专利技术所述的陶粒材料充分利用两种固废(即蛇纹石尾矿和污泥)，进一步复配黏土获得原料；作为较佳技术方案，所述陶粒材料由如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿70％、污泥25％、黏土5％。为了进一步提高蛇纹石尾矿和污泥的利用率，作为优选，还需要向所述原料中添加造孔剂和水。作为优选，每千克所述原料中造孔剂的添加量为0.3～0.5％、水的添加量为16～18％。作为优选，所述造孔剂为碳化硅粉。作为优选，每千克所述原料中造孔剂的添加量为0.4％、水的添加量为17％。本专利技术还提供上述陶粒材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别进行烘干后，混合，得到干燥的固废原料；将所述固废原料与黏土、造孔剂和水混合，粉磨后得混合料；(2)将所述混合料投入造粒机中制备陶粒坯体；(3)将所述陶粒坯体烘干后，进行高温烧结。作为优选，所述高温烧结采取分段式升温：从0℃至400℃，升温速率为10±0.5℃/min；从400℃至600℃，升温速率为3±0.5℃/min；从600℃至950℃，升温速率为12±0.5℃/min；从950至1200℃，升温速率为4±0.5℃/min；在1200℃保持55～65min。本专利技术发现，利用蛇纹石尾矿和污泥制备陶粒材料的方法关键性因素在于高温烧结；进一步的，本专利技术经过试验研究确定了高温烧结的条件，即分段式升温；具体的，所述分段式升温分为五个阶段，每个阶段依次升温进行烧结，最后获得的产品性能更加优良。作为优选，所述粉磨后的混合料的粒径为150～200目。作为优选，步骤(1)中所述烘干的温度为140～160℃；优选为150℃。作为优选，步骤(3)中所述烘干的温度为140～160℃；优选为150℃。作为本专利技术的较佳实施方式，本专利技术所述的制备方法包括如下步骤：(1)将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别进行烘干后，混合，得到干燥的固废原料；将所述固废原料与黏土、造孔剂和水混合，粉磨后得混合料；(2)将所述混合料投入造粒机中制备陶粒坯体；(3)将所述陶粒坯体烘干后，进行高温烧结，冷却至室温后，按照不同粒径进行分级，得到陶粒材料产品；其中，所述高温烧结采取分段式升温：从0℃至400℃，升温速率为10±0.5℃/min；从400℃至600℃，升温速率为3±0.5℃/min；从600℃至950℃，升温速率为12±0.5℃/min；从950至1200℃，升温速率为4±0.5℃/min；在1200℃保持55～65min。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所述的制备方法，将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别烘干后混合，再与黏土、造孔剂和水混合，随后经过成型、整形筛分、烘干、烧结、冷却、筛分分级等步骤后得到固废陶粒材料。(2)通过本专利技术所述的方法，不仅可以充分利用固体废弃物蛇纹石尾矿与污泥，而且能够大幅度提高了固体废弃物的附加值，实现了固体废弃物的资源化循环利用，减少了因填埋占用的场地资源。附图说明图1为本专利技术所述的制备方法的工艺流程图。图2为实施例1所制得的陶粒材料的示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例提供一种陶粒材料(如图2所示)，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿70％、污泥25％、黏土5％；向每千克所述原料中添加0.4％的碳化硅粉和17％的水。本实施例还提供上述陶粒材料的制备方法(如图1所示)，包括如下步骤：(1)将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别在烘箱内、150℃下进行烘干后，混合，得到干燥的固废原料；将所述固废原料与黏土、碳化硅粉和水混合，粉磨后装袋封存，得混合料；(2)将所述混合料投入造粒机中制备陶粒坯体；(3)将所述陶粒坯体放入烘箱、在150℃下烘干后，随后放置于马弗炉内进行高温烧结成型，冷却至室温后，按照不同粒径进行分级，得到陶粒材料产品；其中，所述高温烧结采取分段式升温：从0℃至400℃，升温速率为10±0.5℃/min；从400℃至600℃，升温速率为3±0.5℃/min；从600℃至950℃，升温速率为12±0.5℃/min；从950至1200℃，升温速率为4±0.5℃/min；在1200℃保持60min。实施例2本实施例提供一种陶粒材料，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65％、污泥30％、黏土5％；向每千克所述原料中添加0.3％的碳化硅粉和16％的水。所述陶粒材料的制备方法同实施例1。实施例3本实施例提供一种陶粒材料，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿75％、污泥20％、黏土5％；向每千克所述原料中添加0.5％的碳化硅粉和18％的水。所述陶粒材料的制备方法同实施例1。对比例1本对比例提供一种陶粒材料，与实施例1的区别仅在于：蛇纹石尾矿为60％，污泥为35％，黏土5％；向每千克所述原料中添加0.5％的碳化硅粉和18％的水。...

【技术保护点】
1.一种陶粒材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％和污泥20～30％；优选所述蛇纹石尾矿以蛇纹石尾矿细粉的形式加入。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶粒材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％和污泥20～30％；优选所述蛇纹石尾矿以蛇纹石尾矿细粉的形式加入。


2.根据权利要求1所述的陶粒材料，其特征在于，所述原料还包括黏土，所述黏土的质量百分比为4～6％。


3.根据权利要求1或2所述的陶粒材料，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：蛇纹石尾矿65～75％、污泥20～30％、黏土4～6％。


4.根据权利要求1～3任一项所述的陶粒材料，其特征在于，还需要向所述原料中添加造孔剂和水。


5.根据权利要求4所述的陶粒材料，其特征在于，每千克所述原料中造孔剂的添加量为0.3～0.5％、水的添加量为16～18％；优选所述造孔剂为碳化硅粉。


6.权利要求1～5任一项所述陶粒材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将蛇纹石尾矿细粉与污泥分别进行烘干后，混合，得到干燥的固废原料；将所述固废原料与黏土、造孔剂和水混合，粉磨后得混合料；
(2)将所述混合料投入造粒机中制备陶粒坯体；
(3)将所述陶粒坯体烘干后，进行高温烧结。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结采取分段式升温：从0℃至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王习东，王昊，岳祥华，杨振洲，刘丽丽，
申请(专利权)人：北京大学，江苏隆润环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11